[发明专利]一种变形铝合金复杂壳体件半固态触变挤压装置及其使用方法

权利要求书

1.一种变形铝合金复杂壳体件半固态触变挤压装置，其特征在于变形铝合金复杂壳体件半固态触变挤压装置是由螺栓(1)、下模板(2)、凹模(3)、顶杆(4)、上模板(5)、凸模(6)、凸模固定套(8)和环形加热器(7)组成；

所述的下模板(2)为一个长方形板，所述的长方形板中面积较大的面的中心处设置一个长方形的通孔(2-2)，在长方形的通孔(2-2)的两个较长边的外侧沿着与两个较长边平行的方向分别均匀布置5个圆形通孔(2-3)；所述的长方形板中面积较大的面上在两个较长边上各设置2个U形通孔(2-1)；

所述的上模板(5)为一个长方形板，所述的长方形板中面积较大的面上在两个较长边上各设置2个U形通孔(5-1)；在长方形板中面积较大的面上靠近四个边各设置一个圆形通孔(5-2)；

环形加热器(7)是一个中间空心的圆环形状加热器；

凸模固定套(8)是一个台阶式的环形板，台阶的下层(8-2)在环形板的内部，台阶的上层(8-1)的上表面上均匀布置4个通孔(8-3)；

顶杆(4)由大端(4-1)和小端(4-2)组成；所述的大端(4-1)是底面为长方形的棱台且四个侧棱长度相等，所述的小端(4-2)是一个长方体；所述的长方形的棱台中面积较小的底面的中心与小端(4-2)的一个面重合固定；所述的大端(4-1)中面积较大的底面的粗糙度为0.8；所述的大端(4-1)的四个侧面与竖直方向的夹角为10度；所述的大端(4-1)的内圆角半径为5mm，外圆角半径为2mm；

所述的凸模(6)由上部的固定部分(6-1)、中部的过度部分(6-2)和下部的主体部分(6-3)组成；上部的固定部分(6-1)由两个圆柱体组成，两个圆柱体的端面直径不相等，圆柱体的一个端面与另一个圆柱体的一个端面重合且同轴固定组成两级台阶式圆柱体；所述的中部的过度部分(6-2)的拔模斜度为1度，粗糙度为0.8；所述的下部的主体部分(6-3)的拔模斜度为3度，内圆角半径为1.5mm，外圆角半径为1mm，粗糙度为0.8；

所述的凹模(3)的外形是一个长方体，型腔位于长方体的中心部分且打通长方体的上下表面，型腔由上部的与凸模(6)配合部分(3-2)、中部的成形部分(3-4)、下部的与顶杆大端(4-1)配合部分(3-3)和底部的与顶杆小端(4-2)配合部分(3-5)组成；在型腔的较长边的两侧沿水平方向各设置3个圆形通孔(3-1)，3个圆形通孔(3-1)沿竖直方向依次排列，6个圆形通孔(3-1)中放置电阻丝和瓷管；所述的上部的与凸模(6)配合部分(3-2)的拔模斜度为1度，粗糙度为0.8；所述的中部的成形部分(3-4)的拔模斜度为3度，粗糙度为0.8；凹模(3)的底面上均匀布置10个螺纹孔(3-6)；

凸模(6)由上部的固定部分(6-1)的两级台阶中的上层台阶与凸模固定套(8)的下层(8-2)台阶扣在一起，螺栓(1)穿过凸模固定套(8)的4个通孔(8-3)和上模板(5)上的4个圆形通孔(5-2)把凸模(6)和上模板(5)固定在一起，凸模(6)与凸模固定套(8)配合间隙为单边0.04mm，凸模(6)由上部的固定部分(6-1)的上表面与上模板(5)的下表面压紧，上模板(5)的下表面高出凸模固定套(8)的上表面0.6mm；环形加热器(7)的内壁与凸模固定套(8)的外壁固定；

螺栓(1)通过凹模(3)的10个螺纹孔(3-6)和下模板(2)上的10个圆形通孔(2-3)把凹模(3)和下模板(2)固定在一起；凹模(3)的下部的与顶杆大端(4-1)配合部分(3-3)中放入顶杆大端(4-1)，顶杆(4)的小端(4-2)从凹模(3)的底部的与顶杆小端(4-2)配合部分(3-5)和下模板(2)的长方形的通孔(2-2)中穿出；顶杆大端(4-1)与凹模(3)的单边间隙为0.15mm；

凸模(6)与凹模(3)合模配合时，凸模(6)中部的过度部分(6-2)深入凹模(3)的深度为30mm，凸模(6)与凹模(3)的单边间隙为0.15mm；

所述的变形铝合金复杂壳体件半固态触变挤压装置的使用方法是按照以下步骤进行的：

步骤一：将热轧板材定量分割成坯料；所述的坯料的体积是欲成形变形铝合金壳体件的1.11倍；所述的坯料是在长方体的一个平面上的两个相对的边上各去掉一个三棱柱得到的物体；所述的坯料中的长和宽均比欲成形变形铝合金壳体件相对应位置的长和宽小2mm～3mm；

步骤二：将上模板(5)的4个U形通孔(5-1)利用T型螺栓与5000kN的液压机活动横梁固定安装，将下模板(2)的4个U形通孔(2-1)与5000kN的液压机活动下梁固定安装，将顶杆(4)放入凹模(3)的型腔中；

步骤三：利用液压机将凸模(6)深入到凹模(3)内25mm～30mm，利用凹模(3)的圆形通孔(3-1)中的电阻丝和瓷管以及环形加热器(7)分别加热凹模(3)和凸模(6)至110℃～150℃，然后利用喷枪将混有石墨的水溶液润滑剂均匀地喷涂在凸模(6)、凹模(3)和顶杆(4)组成的型腔表面，然后分别将凹模(3)和凸模(6)加热至430℃～460℃和360℃～370℃；所述的石墨的水溶液润滑剂是由石墨粉和水混合而成，石墨粉的质量分数为3％～5％；

步骤四：将功率为5kW的电阻炉升温至欲成形半固态触变挤压复杂壳体件所需的半固态温度保温30min～40min，然后利用夹钳将步骤一的坯料放在钢板上一起放入电阻炉中进行加热至半固态温度，得到半固态坯料(9)；

步骤五：利用压力机将凸模(6)与凹模(3)分离300mm～350mm，然后利用夹钳夹持钢板将半固态坯料(9)运输至凹模(3)的型腔内；

步骤六：利用压力机带动凸模(6)下行，与凹模(3)合模实施半固态触变成形，压力控制在为192MPa，保压时间为36s，凹模(3)和凸模(6)的加热温度分别为430℃～460℃和360℃～370℃；

步骤七：压力机带动凸模(6)回程300mm～360mm，进行在线水淬；所述的在线水淬为：将室温水浇至凹模(3)中的半固态触变挤压的变形铝合金壳体件上降温冷却收缩；所述的室温水的体积与步骤一的坯料的体积比为2:1；

步骤八：压力机顶出顶杆(4)将半固态触变挤压的变形铝合金件顶出，取出后空冷至室温；

步骤九：将电阻炉升温至470℃并保温20min，将室温的半固态触变挤压的变形铝合金壳体件放置在电阻炉中在470℃保温2h后水淬后取出，室温自然时效72小时。